Procedura de calitate [305664]

1. INTRODUCERE

1.1 REȚELE ELECTRICE

Sistemul Energetic Național (SEN) [anonimizat], transportul, distribuția și nu în ultimul rând consumul energiei electrice și termice.

Rețelele electrice compun ansamblul energetic ce are rolul de a dirija energia electrică de la centralele electrice producătoare la consumatori.

[anonimizat], utilizate pentru modificarea nivelului energiei electrice.

O [anonimizat] – consum de energie prin elementele de reglare special concepute. [1]

Calitatea energiei electrice oferită în SEN poate fi măsurată în termeni precum:

nivel de tensiune constant (fără salturi);

frecvență constantă;

factor de putere constant;

balansarea fazelor;

forme de undă sinusoidale (fără componente armonice);

lipsa întreruperilor;

abilitatea de izolare a defectelor și de reconfigurare.

Producerea energiei este procesul de conversie a resurselor de energie din natură în energie electrică. [anonimizat] o intrare (combustibilul) și o ieșire (energia electrică). [anonimizat], motoare, turbine, generatoare electrice. [anonimizat].

[anonimizat]:

Surse convenționale:

Energie termică (bazată pe combustibili fosili) – centralele termoelectrice;

Energie nucleară (bazată pe procesul de fisiune nucleară) – centralele nuclearoelectrice.

Surse neconvenționale:

Energie hidraulică (bazată pe puterea apei) – centralele hidroelectrice;

Energie eoliană;

Energie solară;

Energie de biomasă;

Energie chimică (bazată pe pile de combustie);

Energie geotermală.

Sistemul de transport al energiei electrice face posibil transportul unor cantități mari de energie de la unitățile producătoare la stațiile ce furnizează distribuția către utilizatori. Transportul energiei electrice se face sub formă de curent alternativ trifazat de la centrală la beneficiar prin rețele de medie și înaltă tensiune. [anonimizat], în funcție de specificul acestora.

Clasificarea rețelelor electrice se poate face după urmatoarele criterii :

Nivelul de tensiune

Rețele de joasă tensiune Un≤1 kV

Rețele de medie tensiune 1≤Un <110kV

Un=10kV;20kV pentru distribu ia urbană (LES/LEC)

Un=20kV pentru distribu ie rurală (LEA)

Un=6kV;10kV pentru distribu ie industrială (LEC/LES)

Rețele de înalta și foarte înaltă tensiune Un =110 kV, 220 kV,400 kV,750 kV.

Extinderea geografică

Rețele naționale

Rețele zonale

Rețele locale

Topologie

Rețele radiale

Rețele arborescente

Fig. 1.1 Tipuri de rețele electrice. [1]

Subistemul de distribuție are o configurație mai complexă și asigură vehicularea unor puteri relativ reduse pe distanțe mai scurte și la un ansamblu limitat de consumatori.

Cea mai importantă funcție a unui sistem de distribuție este furnizarea de energie electrică la tensiuni mai mici decât tensiunile de transmisie. Sistemul de distribuție este format din:

Stații de distribuție;

Bare de alimentare;

Transformatoare;

Fig. 1.2 Tipuri de rețele electrice. [1]

1.2 REȚELE ELECTRICE INTELIGENTE. CONSIDERENTE GENERALE

Sistemele electroenergetice sunt supuse astăzi unor provocări ca urmare a progreselor tehnologice în domeniul surselor de energie regenerabilă, sistemelor de telecomunicație, electronicii de putere.

Conform Agenției Internaționale a Energiei, consumul de energie electrică în Europa va crește până în 2030 cu o rată anuală de 1,4%,iar puterea instalată în surse de energie regenerabilă se va dubla, de la 13% în prezent la 26% în 2030. Se constată, un ritm de creștere a consumului de energie electrică care solicită o disponibilitate crescută de putere în sursele de producție. La nivel European, această tendință este în contradicție țintele Comisiei Europene, printre care se află reducerea consumului de energie cu 20% până în anul 2020.

În Europa, conceptul de rețele electrice inteligente a fost inițiat sub numele de “Smart Grids” în anul 2005. Smart Grids s-a dorit a fi un limbaj comun cu inițiativele din SUA și a avut la bază Strategia de la Lisabona pentru dezvoltare durabilă stabilită în cadrul întâlnirii reprezentanților țărilor membre ale UE în anul 2000.

Conform Comisiei Europene, smart grids sunt “rețele electrice care pot integra în mod inteligent comportamentul și acțiunile tuturor utilizatorilor conectați la aceasta, pentru asigurarea unui proces de alimentare cu energie electrică sustenabil, economic și sigur”. O altă definiție îi aparține Comitetului Electrotehnic Internațional, care definește smart grids ca “un concept de modernizare a rețelelor electrice care integrează tehnologiile electrice și informatice în orice punct al rețelei, de la cele de generare până la cele de consum”.

Ideea de rețea “inteligentă” sau “activă” apare ca o consecință a evoluției tehnologice care va conferi o flexibilitate crescută rețelei electrice și va crește calitatea serviciului de alimentare cu energie electrică a consumatorilor. [2]

Pentru ca rețelele electrice ale viitorului să contribuie la îndeplinirea obiectivelor stabilite, acestea trebuie să răspundă următoarelor cerințe:

Flexibilitate. Rețelele electrice trebuie să prezinte configurații care să permită menținerea continuității în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor în orice condiții de funcționare. O cale de creștere a flexibilității rețelelor electrice o constituie interoperabilitatea acestora printr-un management eficient al congestiilor interne de rețea și pe liniile de interconexiune, prin îmbunătățirea transportului la distanță și integrarea surselor de energie regenerabilă.

Accesibilitate. Rețelele electrice trebuie să permită accesul liber tuturor utilizatorilor, atât consumatori cât și producători. În particular, rețelele electrice trebuie să permită oricărei surse de energie regenerabilă să se conecteze fără restricții, chiar dacă acestea prezintă probleme specifice de funcționare (intermitența puterii produse etc.).

Securitate. Securitatea funcționării, atât a producătorilor cât și a consumatorilor, este o cerință impusă rețelelor electrice moderne. În plus, cerințele unei societăți digitale sunt îndeplinite prin asigurarea calității energiei electrice. Securitatea furnizării energiei electrice se referă și la condițiile de funcționare ale rețelei electrice. Este necesară reînoirea și inovarea rețelei electrice prin creșterea gradului de automatizare în scopul îmbunătățirii calității serviciilor, prin utilizarea sistemelor de control de la distanță.

Fig. 1.3 Înglobarea generatoarelor distribuite în sistemele electroenergetice clasice. [2]

Pentru a deveni inteligentă, rețeaua electrică trebuie să includă și sisteme de management al energiei. Platforma de control a rețelei electrice inteligente trebuie să permită operatorului rețelei să întreprindă acțiuni de echilibrare a puterilor, eficiente din punct de vedere economic, utilizând sistemele de stocare pe perioadele de vârf ale curbei de sarcină. Eficiența economică a acestor acțiuni se bazează pe calcule de optimizare a utilizării surselor de producție și pe controlul voluntar al sarcinii, în același timp cu un management corespunzător al congestiilor.

Rețelele electrice inteligente sunt constituite din două infrastructuri integrate: infrastructura pentru transferul energiei electrice (rețeaua electrică) și infrastructura de transfer a informațiilor. [2]

Fig. 1.4 Dezvoltarea sistemelor inteligente. [2]

În condițiile încălzirii globale și a ritmului de creștere a prețului petrolului (de peste 6 ori în numai 20 de ani), este necesar să se descopere și să se sprijine sursele alternative de producere a energiei electrice, pe de o parte pentru protejarea mediului înconjurător, iar pe de altă parte pentru creșterea independenței energetice. În acest sens, strategia Europeană pentru crearea rețelelor electrice ale viitorului SmartGrids include obiective conexe, adică:

adaptarea rețelelor electrice de transport și distribuție, pentru a permite integrarea surselor de energie regenerabilă precum și a cogenerării;

dezvoltarea unor metode și produse software performante pentru prognoza vântului, respectiv a puterii active generate de sursele eoliene;

adoptarea unor mecanisme de piață care să încurajeze introducerea surselor de energie regenerabilă.

In momentul de fata, la nivel european, retelele de distributie prezinta un grad inalt de automatizare a distributiei, cu utilizarea standardelor prezente in industrie, astfel incat trecerea de la situatia actuala la o retea de tip Smart Grid este fezabila din punct de vedere tehnic.

In Romania sunt prezente, sau in curs de implementare, la nivel de solutii de tip Sistem de automatizare al Distributiei, bazat pe platforme SCADA / DMS / EMS (sistem de management al distributiei / energiei) care asigura o monitorizare permanenta dispecerizata a transportului si distributiei energiei electrice prin retele.

Infrastructura si modul de comunicatie reprezinta cea mai mare provocare in realizarea unei astfel de platforme de intgrare. Conceptual, trebuie definita precis functionalitatea de baza a unei astfel de aplicatii, care va deveni baza pe care atat echipamentele noi cat si cele existente pot fi integrate. [2]

Flexibilitatea retelei Smart Grid si a componentelor inteligente de monitorizare si control este inca un aspect foarte important ce va fi adresat. Prin utilizarea unor standarde deschise, sistemul Smart Grid este conceput sa poata fi extins cu practic orice functionalitate viitoare. Flexibil la integrarea tehnologiilor diferinte si noi, Smart Grid-ul va ramane un nod central de middleware si transfer integrat de informatii din teren cat si informatii decizionale si control.

Fig. 1.5 Comparație între rețelele existente și rețelele viitorului

2. SISTEM DE MONITORIZARE INTELIGENT DE TIP SCADA

2.1 Tipuri de sisteme inteligente

Sistemele de automatizare folosite pentru monitorizarea și controlul proceselor industriale, cum ar fi stațiile electrice au mai multe denumiri: sisteme de control industrial (ICS), sisteme pentru monitorizare, control și achiziție de date (SCADA) și sistem de control distribuit (DCS). Sistemele ICS au evoluat constant în ultimele decenii. În prezent conectarea se realizează cu ajutorul unor sisteme distribuite geografic, prin protocoale comerciale proprietare sau prin protocolul clasic Internet Protocol (IP).

În cadrul sistemelor de tip SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), respectiv cele de control întâlnite în infrastructurile critice industriale, s-a constatat un nivel fără precedent de agilitate, viteză de dezvoltare și integrare a tehnologiilor care vin în sprijinul unor astfel de rețele complexe.

SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition)-este un sistem bazat pe calculator avand rolul de comanda si monitorizare a proceselor tehnologice. Acesta presupune un soft special instalat in calculator, soft care comanda si monitorizeaza un proces tehnologic prin intermediul unor echipamente locale. SCADA permite mimarea procesului tehnologic, oricat de complex, si aducerea lui pe ecranul calculatorului.

Progresele substantiale inregistrate în acest domeniu au facut ca sistemele SCADA sa fie folosite in cele mai diverse domenii, de la productia bunurilor de larg consum, la metalurgie, chimie si energetica, pana la domeniul nuclear. [3]

Un sistem SCADA este alcatuit din doua componente hardware principale:

Server

Acesta este conectat la elementele de camp prin intermediul diverselor sisteme de achizitii date. Sistemele de achizitii date sunt realizate in general pe baza microcontrolerelor avand rolul de a achizitiona date din proces si de a supraveghea functionarea procesului. Achizitia de date se realizeaza si prin utilizarea senzorilor inteligenti care se pot conecta direct la calculator.

Client(Viewer)
    Este legat in retea cu serverul, utilizeaza datele din acesta si asigura comunicarea cu operatorul uman. Serverele si viewer-ele sunt legate in retea (Ethernet). Tehnologia Web adoptata permite acum vizualizarea unui proces si prin mediul Internet-ului.

Cel mai simplu sistem SCADA este sistemul master-slave (denumit și sistem de unu la unu), care constă dintr-un singur calculator coordonator, master, prevăzut cu interfețe de dialog cu utilizatorul și de transmisii de date unității slave, tip IED (Intelligent Electronic Device) sau RTU (Remote Terminal Unit) plasate în apropierea punctului de măsurare, dotate cu interfețe de proces (pentru intrări și ieșiri analogice și numerice) și desigur interfețe de comunicații. Canalul de comunicație este realizat prin circuit telefonic, radio sau cablu optic.

Fig. 2.1 Schema de principiu a unui sistem SCADA cu trei locații și un punct de dispecer energetic. [3]

Unitățile electronice inteligente IED, cuprind unul sau mau multe procesoare, cu cu porturi de comunicatie, cu capacitatea de a recepționa și transmite informații din și spre exterior

(de exemplu, de la contoare numerice, relee numerice, sisteme de control și automatizare). Acestea prelucrează local informațiile achiziționate și asigură transmiterea lor la unitatea master de la dispecerul energetic.

Unitățile terminale RTU sunt echipamente complexe, realizate în tehnologie microprocesor, destinat achiziției și prelucrării datelor dintr-un proces, cu sistem de operare și baza de date de timp real și cu posibilităti de transmitere la distanță a acestora.

Unitățile terminale pot achiziționa, prelucra și controla mărimi de orice natură din proces, care pot fi convertite în mărimi electrice.

În cazul locațiilor relativ apropiate, legătura între punctul central și echipamnetul terminal poate fi făcută cu circuit fizic prin intermediul interfeței RS 485.

În cazurile practice structura unei sistem SCADA poate fi mai complex, incluzând mai multe niveluri de ierarhizare a informațiilor și comenzilor, sisteme redundante de funcționare precum și mai multe puncte de acces la informație.

2.2 Echipamente de masurare inteligente

Prin măsurare se înțelege ansamblul de operații experimentale prin care o mărime de măsurat x este comparată cu valorile unei scări de măsurare, exprimată în unități de măsură um, pentru a identifica valoarea din scară cea mai apropiată de valoarea reală a mărimii de măsurat, sub forma raportului:

,

care exprimă echivalentul valoric al mărimii măsurate.

Măsurarea nu este un cop in sine insa este necesară pentru că ea stă la baza cvasitotalității activităților umane. Ea este indispensabilă în relațiile de vânzare / cumpărare, în conducerea proceselor de fabricație, în activități de cercetare.

Un contor inteligent reprezinta un dispozitiv electronic capabil sa monitorizeze consumul unor resurse, in general electricitate, si sa transmita acest consum printr-un mediu wireless companiei distribuitoare a acelei resurse. Daca in cazul contoarelor traditionale compania distribuitoare de energie este nevoita sa mobilizeze personal autorizat pentru realizarea citirilor, in cazul contoarelor inteligente se pot accesa datele culese in orice moment si se permite facturarea cu acuratete in functie de consumul inregistrat. [3]

Smart Meter este prezentat ca fiind un termen generic pentru contoarele electronice care au o legatură de comunicație. Conform acestei definiții, un contor electronic cu funcționalitate de bază devine inteligent doar prin faptul că poate comunica. Totuși comunitatea tehnică percepe contorul inteligent ca ceva mai mult.

Fig. 2.2 Contoare moderne

Există trei tehnologii diferite în acest sens, fiecare cu propriile funcții și caracteristici:

AMR (en. automated meter reading) –citire automată a contoarelor, care comunică într-o singură direcție; oferă posibilitatea de a citi contoarele în mod automat și de la distanță, fără a fi nevoia de deplasare pe teren a angajaților

AMM (en. advanced metering management) – managementul contorizării inteligente

AMI (en. advanced metering infrastructure)– infrastructură contorizării inteligente, care include contoare capabile să comunice în ambele direcții, între clienți, furnizori și operatori. AMI poate înlesni citirea de la distanță a contoarelor. Acest schimb de informații cu clientul poate îmbunătăți comportamentul de consum și îl poate face să ia măsuri pentru eficientizarea consumului de energie electrică.

Pentru introducerea acestei tehnologii pe piețele energiei electrice, gazelor naturale și energiei termice este nevoie de mai mult decât simplele contoare inteligente. În general, sistemele de contorizare inteligentă sunt formate din trei niveluri: infrastructura IT, comunicarea și contoarele inteligente. [11]

Fig. 2.3. Prezentarea sistemelor de contorizare inteligenta. [11]

Sistemele și infrastructura IT reprezintă primul nivel al sistemului de contorizare inteligentă. Principala sa caracteristică este modularitatea, răspândită în întreaga bază de date, managementul datelor de contorizare și interfața cu utilizatorul.

Zona de comunicare asigură interfața dintre infrastructura IT și contoarele inteligente prin orice rețea, fie că este vorba despre un distribuitor de energie electrică, gaze naturale sau energie termică. Există diferite tehnologii de comunicare, în funcție de prezența concentratorilor de date, ca elemente de legătură. Concentratorul de date face legătura dintre contoare și sistemele IT. Dacă acesta nu există, legătura se face direct (o variantă de comunicare fără element de legătură este mai potrivită pentru piețele gazelor naturale și de energie termică și mai puțin recomandată pentru piața energiei electrice), sau printr-o combinație a celor două nivele, caz în care un contentrator de date intervine numai în anumite conexiuni, în funcție de caracteristicile rețelei, iar conexiunile suplimentare dintre contoare și dispozitivele casnice și alte contoare sunt realizate.

Contoarele inteligente sunt doar o parte a infrastructurii de contorizare, făcând conexiunea între primele două nivele ale sistemului și rețeaua casnică. În cazuri avansate, rețeaua casnică include mai mult de un dispozitiv instalat la domiciliul clientului. Rețeaua casnică face parte din structura, mai avansată, a rețelei inteligente, și în cazul unei posibile introduceri a contoarelor inteligente va trebui să se țină cont de extinderea, pe viitor, a acestei infrastructuri la rețele inteligente mai avansate (inclusiv rețeaua casnică).

Dintre funcțiile utile Smart Grid se pot enumera:

Funcția de „interval metering”, executată și azi prin memorarea energiilor pe 15 minute sau o oră, fie sub forma de cantități pe interval, fie sub formă de index la sfârșitul oricărui interval; aceste profile trebuie să poată fi citite de diverșii participanți interesați. Ca o previziune, se poate spune că intervalele de decontare pe energie se vor putea reduce de la actualele valori de 60 sau 30 minute, la intervale de până la 5 minute. Contorul inteligent trebuie să fie pregătit pentru această dinamică atât ca perioade ce pot fi programate cât și ca lungime a buffer ului, astfel încât să îndeplinească anumite condiții de timp de memorare internă fără suprascriere (de ex. în România cerința este ca indecșii să fie păstrați în contor cel puțin 45 de zile).

Funcția de furnizare la cerere a mărimilor de timp real măsurate intern, așa numitele mărimi de instrumentație (u(t), i(t), p(t), q(t), f(t) – trifazat și / sau eventual pe faze, unghiuri între curenți și tensiuni etc.); aceste mărimi sunt esențiale pentru Smart Grid, pentru că ele pot fi utilizate pentru diverse decizii locale sau centralizate de îmbunătățire a funcționării după anumite criterii (de exemplu reducerea dezechilibrelor, reglajul secundar de tensiune utilizând resurse distribute etc.); se estimează că dinamica obținerii acestor date de timp real trebuie să fie de cel mult 1 minut, cu posibilitatea citirii datelor de instrumentație cu un refresh chiar de 5 sau 10 secunde, corespunzător unui concept extins de „timp real”. [11]

2.3 Traductori inteligenți

Pentru măsurarea unor mărimi electrice precum tensiunea, curentul, frecvența, ș.a., se folosesc aparate de măsurare și vizualizare directă – voltmetre, ampermetre, frecvențmetre.

Pentru măsurarea unor mărimi neelectrice precum presiunea, debitul, nivelul, vâscozitatea, densitatea, turbulența, se recurge la folosirea unor sisteme de echipamente de convertire a mărimii neelectrice de măsurat într-o mărime electrică sau fotoelectrică (senzori, traductoare, convertoare), precum și la folosirea unor elemente de prelucrare a mărimilor intermediare pentru a obține rezultatul final al măsurărilor.

Senzorii și traductoarele sunt echipamente specifice mărimii neelectrice de măsurat. Sunt de preferat acele echipamente care au ca mărime de ieșire un semnal electric sau fotoelectric, deoarece aceste semnale sunt mai ușor de prelucrat în sistemele de măsurare moderne. [4]

Fig. 2.4. Schema unui sistem clasic de măsurare. [4]

Schema unui sistem clasic de măsurare a unei mărimi neelectrice este prezentată în figura de mai sus, în care se disting tipuri de echipamente:

Senzorul sau traductorul T, care transpune valoarea mărimii de măsurat, X pe un semnal purtător de informație, Y;

Aparatul de măsurare și vizualizare, AMV, care determina, afișeaza/inregistrează rezultatul măsurării mărimii X. Daca rezultatul masurarii este dat sub forma numerica acesta indeplineste si functia de conversie analog-numrica;

Echipamente de conversie și adaptare, ECA, care preia semnalul Y de la senzor / traductor și îl transformă într-un semnal electric compatibil cu caracteristicile de intrare ale AMV. Aceste echipamente pot fi folosite ca echipamente autonome, dar ele pot fi incorporate fie în structura senzorului, fie în structura AMV.

Dispozitiv de semnalizare optica si/sau acustica, DS, optional;

Dispozitive de memorare a rezultatelor masurarilor, optional.

In figura urmatoare se prezintă schema unui model de traductor inteligent cu structură neprogramabilă. Principalele blocuri/module componente sunt următoarele:

Blocul senzorilor, BS, alcătuit din senzorul mărimii principale și din senzorul/senzorii mărimilor secundare, care influențează rezultatul măsurării;

Blocul de conversie și adaptare, BCA, care se mai numește și blocul de condiționare a semnalelor date de BS. Acesta convertește/ adaptează semnalele date de BS astfel încât acestea să fie acceptate de CAN.

Convertorul analog numeric, CAN, care are rolul de a converti semnalele analogice date de BCA în semnale numerice.

Blocul de prelucrare secundară a semnalelor numerice, BPSN, care determină semnalul final al traductorului inteligent pe baza unui algoritm prestabilit.

Săgeata de interdependență dintre BS, BCA, CAN și BPSN indică posibilitatea modificării configurației acestor blocuri în funcție de condițiile și scopul măsurării.

Interfața de comunicație cu exteriorul, ICM, prin intermediul unei magistrale standard externe MSE.

Blocul de alimentare și referințe, BAR, alcătuit din sursele de alimentare ale circuitelor electronice ale traductorului precum și din surse de semnal etalon de referință pentru CAN. [4]

Fig. 2.5. Traductor inteligent cu structură neprogramabilă[4]

Traductorul inteligent ST 3000

Traductorul inteligent ST 3000 este produs de compania Honeywell într-o varietate de modele pentru măsurări de presiune: presiune diferențială, presiune relativă și presiune absolută. Acesta transpune presiunea măsurată pe semnal de ieșire analogic liniar I = 4÷20 mA, precum și pe semnal numeric pentru comunicație numerică cu sistemul TPS, Allen-Bradley PLC și alte sisteme de control.

Fig. 2.6. Traductor de presiune ST3000[5]

Fig. 2.7. Schema bloc simplificată. [4]

3. REȚEA DE UTILITĂȚI SMART GRIDS

3.1 Rețea Net-City

În anul 2006, Primăria Municipiului București a demarat realizarea documentației necesare proiectul NETCITY – rețeaua metropolitană de comunicații care să ofere integrat servicii de telecomunicații pentru Municipalitate și pentru terți.

Primăria Municipiului București și-a propus ca rețeaua metropolitană a Municipiului București să ofere următoarele servicii minimale:

Conductă-suport pentru rețelele operatorilor; în conducte vor putea fi instalate cabluri (fibră optică sau cupru) pentru coborârea în subteran a celor montate, în prezent, aerian

Fibră optică neoperată (dark-fiber), pusă la dispoziția operatorilor pe traseele solicitate de aceștia

Rețea metropolitană de telecomunicații, care să asigure serviciile de telecomunicații ale P.M.B și ale instituțiilor publice

Netcity Telecom proiecteaza, construieste, administreaza si exploateaza o infrastructura asociata subterana pentru telecomunicatii cu scopul de a satisface nevoia utilizatorilor de a-si realiza retele de comunicatii electronice, imbunatatind totodata aspectul vizual al orasului prin migrarea retelelor de cabluri aeriene in subteran. [6]

Beneficii pentru operatori : siguranta, redundanta, optimizare de costuri, acoperire si timp de reactie rapida.

Beneficii pentru cetățeni: peisaj urban civilizat, acces flexibil la serviciile furnizorilor de telecomunicatii, servicii cu disponibilitate ridicata si calitate superioara.

Beneficii pentru municipalitate: venituri suplimentare din redevente la bugetul local, infrastructura moderna pentru oras si un control sporit asupra suportului de infrastructura pentru telecomunicatii.

La sfarșitul anului 2017, infrastructura subterana Netcity asigura racordarea a peste 14 000 de locații (inclusiv ansambluri rezidentiale si cladiri de birouri),reprezentând peste 10% din totalul cladirilor din București. [6]

Fig. 3.1. Acoperirea NetCity la nivelul Municipiului București[6]

După implementarea acestui proiect, zona metropolitană București va fi interconectata cu întregul ansamblu național de fibră optică.

Fig. 3.2. Ansamblul de fibră optică implementată la nivel național[6]

Fig. 3.3. Tablou pentru fibra optica IP40[6]

3.2 Utilizatori inteligenți

În cadrul acestui subcapitol voi incepe prin definirea conceptului de utilizator intelligent. Acest concept confera consumatorului abilitatea de a administra utilizarea energiei electrice în mod eficient din punct de vedere al costului.

Principalele surse de consum de energie electrică sunt aparatele electronicele, asociate cu instalațiile de încălzire și climatizare, precum și electrocasnicele și instalațiile de iluminat. Procesele de încălzire și climatizare reprezintă mai mult de 56% din consumul total de energie electrică dintr-o casă.

Astfel , conceputul de Smart Home reprezinta integrarea tehnologiei si a serviciilor prin intermediul automatizarii, pentru o calitate mai buna a vietii. [2]

Fig. 3.3. Componentele unei case inteligente[2]

Automobilele electrice se pot încărca pe perioadele când în sistemul electroenergetic există excedent de putere și pot fi folosite pentru a alimenta cei mai importanți consumatori din casă în cazul unei întreruperi cu energie electrică sau chiar să injecteze energie în sistemul electroenergetic în cazuri de urgență ca serviciu de sistem atunci când i se cere din partea furnizorului de energie electrică, care la rândul său poate primi o cere de la operatorul de sistem.

Măsurarea inteligentă. Informațiile primite în timp real privind prețul energiei electrice vor ajuta consumatorul să decidă asupra consumului. Clientul poate să primească informaț ii de la fiecare aparat electrocasnic, având o defalcare pe tipuri de consumatori de energie electrică, respectiv poate să transmită în timp real furnizorului de energie electrică situația consumului propriu precum și puterea ce poate să fie deconectată în caz de urgență.

Aparate electrocasnice inteligente. Acestea pot conține micro-chipuri care comunică cu controlerul local astfel încât se pot deconecta automat dacă primesc semnal de la centrul de control în caz de urgență.

Control prin internet. Poate face posibil de a controla de la distanță consumul de energie electrică. Pentru o funcționare eficientă în timp real, viteza de comunicare a infrastructurii de internet trebuie să fie suficient de mare.

Termostat inteligent. Consumul de energie electrică pentru încălzirea casei poate reprezenta un procent semnificativ din consumul total al casei. Astfel, în cazul în care se primește o cerere de reducere a consumului de energie electrică, în funcție de cantitatea de putere electrică ce trebuie redusă, termostatul sistemului de încălzire poate reduce foarte rapid temperatura de referință.

Senzorii. Comunicarea cu fiecare consumator de energie electrică din casă este posibilă doar prin dotarea cu senzori a fiecărui consumator. [2]

4. ORAS INTELIGENT DE TIP SMART CITY

Un oras de tip Smart City cuprinde procesele necesare creșterii calității vieții în regim de eficientizare a consumului de resurse. Metodele de implementare a schimbărilor și mijloacele tehnologice aferente acestora sunt parte a noțiunii de Smart City.

Termenul de Smart City este utilizat și pentru a desemna orașele care apelează intensiv la tehnologiile noi ”tip Smart” dedicate îmbunătățirii serviciilor publice, creșterii nivelulului de comfort al cetățenilor din localitățile urbane și rurale, eficientizării consumurilor de resurse și reducerii cheltuielilor pe termen mediu și lung. [7]

Fig.4.1 Concepte de definire a unui ‘Smart City’[7]

Un oraș eficient implică raportul optim între consumul de resurse și necesitățile reale, pierderile de resurse sunt reduse la zero, sau după caz, minimilaizate. Este necesara o abordare pe termen mediu și și lung,dotările necesare fiind:

Rețele electrice inteligente (Smart Grid) – colectarea de date privind consumul de energie; optimizarea prceselor de producție și distribuția de energie;

Eliminarea pierderilor de energie în rețea;

Posibilitatea de a furniza energie în rețea;

Cogenerarea;

Clădirile active;

Iluminatul public tip Smart; [7]

Conceptul de iluminat intelligent

În marea majoritate a cazurilor,conceptul de iluminat inteligent este legat de o clădire, fie ea de birouri, clădire administrativă sau hotel, dar este menționat și în legătură cu ansambluri de locuințe, cartiere, comunități, sate sau orașe. Termenul de „iluminat inteligent” ne conduce spre o imagine a unei clădiri sau a unui oraș în care lumina este gestionată de calculatoare, și în care omul nu mai are nici o posibilitate de intervenție.

Conceptul de iluminat inteligent, chiar dacă include și elemente de control automat, este cu totul diferit din punct de vedere al scopului principal pe care și-l propune, și anume pur și simplu de a face economie de energie electrică. Peste 80% din componentele acestui concept reprezintă echipamente, tehnologii, scenarii de comandă care sunt destinate reducerii consumului de curent electric, în condițiile în care se păstrează gradul de confort și utilizare. [8]

Pentru un oraș cu un număr relativ mic de locuitori cum, implementarea iluminatului inteligent la nivel de oraș, are următoarele componente:

Înlocuirea corpurilor de iluminat existente cu unele performante din punct de vedere energetic

Realizarea unor scenarii de pornire și oprire a iluminatului stradal care să optimizeze utilizarea energiei electrice prin folosirea la maximum a luminii naturale

Implementarea unor scenarii de iluminat care să permită trepte de iluminat diferite în funcție de oră, zi a săptămânii și destinația anumitor zone, în care se presupune că se poate reduce sau mări nivelul iluminării în anumite situații

Realizarea unui sistem care să permită exploatarea de către un personal care nu este specializat și care nu are cunoștințe tehnice, ci doar știe ce trebuie să ceară de la sistemul de iluminat stradal. În aceste condiții, personalul de specialitate va fi implicat doar în activitățile de service, adică în intervenții ocazionale

Înlocuirea corpurilor de iluminat existente cu unele performante din punct de vedere energetic

Orice s-ar spune, aceasta este componenta care aduce cele mai mari economii. Consumul de energie al iluminatului stradal este direct proporțional cu consumul unui corp de iluminat.

La această oră, majoritatea corpurilor de iluminat stradale folosesc lămpi cu vapori de mercur sau de sodiu, cu puterea de 150W, 100W sau 75W. Este foarte puțin, având în vedere faptul că acum nu mai puțin de 10 – 15 ani aveam în sufragerie două sau trei becuri de 100W, și prin urmare un stâlp de iluminat consumă cam cât jumătate din sufrageria noastră din acea vreme. [8]

Tehnologia a evoluat însă și lămpile de iluminat stradal realizate în tehnologie LED au un consum de cel puțin 4 ori mai redus decât cele cu vapori de sodiu sau mercur, realizând acelați nivel de iluminat, dacă nu chiar mai bun.

Un simplu calcul matematic ne arată că la o durată de iluminat de 8 ore (specifică anotimpurilor calde, de la ora 22:00 la ora 6:00), realizăm o economie de 880Wh pe fiecare corp de iluminat. Înmulțind acest consum cu să spunem 500 de corpuri de iluminat, rezultă o economie de 440kWh pe zi, și atenție, pe zi de vară. Se poate spune că este puțin, dar dacă facem socoteala pe lună sau pe an, dacă începem să extindem calculul să vedem ce înseamnă zilele de iarnă, economia care rezultă nu va mai părea așa mică.

Este adevărat că un corp de iluminat cu LED este mai scump cam de trei ori față de unul clasic. Durata de viață însă a acestuia este de aproximativ 55000 de ore de funcționare față de 5000. Iată cum o investiție inițială mare se transformă într-una foarte avantajoasă pe termen lung, sau mai precis adăugăm încă o componentă economică pe lângă cea dată de reducerea consumului energetic.

Este clar că din toate punctele de vedere o investiție în corpuri de iluminat cu LED va aduce economii din care se va recupera investiția inițială. Durata de rambursare este însă pe termen lung, de 5 – 10 ani, poate chiar mai mult (doar un proiect cu calcule exacte poate determina perioada de recuperare). Dacă însă această investiție este parțial suportată de fonduri europene, chiar și această durată de recuperare a investiției poate scădea semnificativ. [8]

Realizarea unor scenarii de pornire și oprire a iluminatului stradal care să optimizeze utilizarea energiei electrice prin folosirea la maximum a luminii naturale

Aceasta metoda constă în aprinderea luminilor în funcție de o combinație între programe de timp orare și senzori crepusculari, dar și în funcție de alți factori cum ar fi anotimpul, sărbători legale sau locale, etc. Aceste scenarii includ pe lângă iluminatul stradal, și pe cel pietonal din parcuri, cel destinat semnalizărilor rutiere sau cel arhitectural.

Creșterea eficienței energetice determinată de această componentă constă în minimizarea riscului datorat erorilor umane (păstrarea iluminatului în funcțiune chiar și atunci când lumina naturală este suficientă), dar și în economii generate de utilizarea judicioasă în funcție de necesități a iluminatului special. Un exemplu în acest sens este iluminatul arhitectural al unei biserici în centrul unui oraș. Acest tip iluminat are sens în momentul în care cineva admiră această priveliște. Prin urmare, putem imagina un scenariu în care acesta să funcționeze până, să spunem la miezul nopții, după care să fie oprit, sau să fie redus, din cauza faptului că circulația oamenilor scade foarte mult. [8]

Un alt exemplu este iluminarea anumitor zone în funcție de ocupare. Aici trebuie amintită situația parcurilor, care sunt foarte frumoase și amenajate pe spații întinse raportate la suprafața localității, dar care nu au un iluminat corespunzător. Ori, pe perioadele de vară, parcurile sunt utilizate cu preponderență după lăsarea întunericului. Pe de altă parte, nu putem nici să ne permitem să lăsăm zone întinse cum sunt parcurile iluminate încontinuu, dacă nu sunt oameni în interior. De aici rezultă necesitatea iluminării acestor zone în funcție de ocupare.

Fig.4.2 Analiza celor trei faze de putere activă. [8]

Valorile fazelor descresc pe măsură ce procentul de reducere a intensității luminoase crește odată cu reducerea activității în zonele iluminate.

Implementarea unor scenarii de iluminat care să permită trepte de iluminat diferite în funcție de oră, zi a săptămânii și destinația anumitor zone, în care se presupune că se poate reduce sau mări nivelul iluminării în anumite situații

Tehnologia permite nu numai pornitul sau opritul luminilor, dar și variația intensității luminoase.Această facilitate o au atât corpurile de iluminat pe tehnologie nouă, cu LED, cât și cele pe tehnologie clasică, cu vapori de sodiu sau de mercur.

Cu toate că această componentă a iluminatului inteligent nu realizează economii comparabile cu să spunem schimbarea tipului de corp de iluminat, totuși utilizarea ei poate influența deciziv performanțele energetice globale a unui astfel de sistem.

Putem identifica în cadrul unui oraș locuri în care iluminatul este necesar, dar în funcție de perioada din zi, dată, anotimp, să nu fie necesar același nivel de iluminare. La o analiză atentă se va vedea că există foarte multe astfel de locuri. Cel mai bun exemplu este un parc, unde seara foarte multă lume iese la plimbare, astfel încât nivelul de iluminare trebuie să fie ridicat. Pe măsură ce orele înaintează, numărul persoanelor din zonă scade, astfel încât aleile parcului se transformă doar în căi de circulație, astfel încât iluminatul poate fi redus ca intensitate. Chiar și iluminatul stradal poate fi redus după anumite ore, așa cum de altfel se și procedează în present prin utilizarea unor dimmer-e de tip clasic. [8]

Ce aduce nou un sistem inteligent este faptul că reducerea nivelului de iluminat se poate face atât în funcție de programul orar și senzor crepuscular, dar și prin combinația cu senzori de prezență sau numărătoare de persoane, în funcție de necesitățile și specificul zonei. De asemenea, el poate ține cont de lumina naturală a nopții, reducând intensitatea luminoasă atunci când lumina nopții este suficient de puternică.

Realizarea unui sistem care să permită exploatarea de către un personal care nu este specializat și care nu are cunoștințe tehnice

Economiile care se pot realiza în urma implementării unui sistem de iluminat inteligent nu constau numai în economii datorate scăderii consumului energetic. O componentă principală este economia datorată renunțării la o parte din personalul de specialitate.

Iluminatul inteligent presupune realizarea unui sistem care nu va funcționa singur, dar care va transforma comenzile de pornire, oprire și programare a iluminatului. Dacă în acest moment aceste comenzi presupun cunoștințe și mai ales autorizații de lucru cu echipamente electrice precum și cunoașterea detaliată a sistemului ,în noul sistem aceste comenzi se vor da printr-o interfață grafică prietenoasă de pe un calculator, fără ca cel care operează sistemul. [8]

4.1 Implementarea soluțiilor.Corpurile de iluminat

Proiectul propune montarea de corpuri de iluminat cu LED în tot orașul. În acest fel, pe lângă marile avantaje aduse de economia de energie, corpurile de iluminat cu LED aduc și multe alte avantaje, cum ar fi:

Durata de viață, de aproximativ 10 ori mai mare față de lămpile cu vapori de sodiu (50000 de ore față de 5000 de ore)

Efectul de culoare poate fi foarte mult diversificat

Nu își pierd în timp caracteristicile de luminozitate

Direcționarea luminii este mult mai precisă, față de lămpile cu vapori de sodiu unde practic lumina nu poate fi direcționată precis, astfel încât se pierde flux luminos prin dispersie

Aprindere instantanee, față de lămpile cu vapori de sodiu, care necesită 3 – 4 minute pentru aprindere. De asemenea, după stingere, pot fi reaprinse imediat, comparativ cu lămpile cu vapori, care au nevoie de 20 de minute după o oprire, pentru a fi repornite

Rezistență sporită la aprindere și stingere repetată. Se pot astfel implementa scenarii de iluminat după senzori de prezență, lucru care nu este posibil la lămpile cu vapori, din cauza faptului că aprinderea și stingerea repetată distrug lampa

Sunt dimabile, adică li se poate varia tensiunea de alimentare și implicit intensitatea luminoasă, lucru imposibil la lămpile cu vapori

Sunt alimentate la 24 V, deci se pretează la alimentarea din panouri fotovoltaice

Fig.4.3 Corpuri de iluminat cu LED.[8]

Fig.4.4 Iluminat stradal cu LED.[8]

5. INTRODUCEREA UNUI SISTEM DE MONITORIZARE INTELIGENT CU REALIZAREA UNOR OPERAȚIUNI COMPLEXE

Smart Meter este prezentat ca fiind un termen generic pentru contoarele electronice care au o legatură de comunicație. Conform acestei definiții, un contor electronic cu funcționalitate de bază devine inteligent doar prin faptul că poate comunica. Comunitatea tehnică percepe însă contorul inteligent ca ceva mai mult.

Pentru a putea face diferența, prezentăm mai întâi funcționalitatea de bază a contoarelor clasice electronice:

măsoara energia electrică activă (+ eventual și -) și eventual și cea reactivă (+ / – sau în cele 4 cadrane), cu înregistrare prin încrementarea unuia sau mai multor indecși interni;

înregistrează indecșii interni (sau cantitățile de energie față de momentul înregistrării anterioare) într-o memorie nevolatilă, la intervale de timp prestabilite (lunar, zilnic, orar și/sau la 15 minute) în așa numitele curbe de sarcină;

deține o interfață de parametrizare și de citire a indecșilor, evenimentelor și parametrilor actuali. [9]

Funcționalitatea de bază a contoarelor inteligente, adițională celei standard – descrisă mai sus, este dată de următoarele caracteristici:

contorul inteligent are cel puțin o interfață de comunicație cu exteriorul, prin care sunt disponibile, pe baza unui protocol pentru comunicație la distanță, mărimile interne ale contorului. Această facilitate este o opțiune și pentru contorul clasic (neinteligent) dar este o obligativitate pentru contorul inteligent. Unele contoare inteligente posedă mai multe interfețe de comunicație, de obicei două sau, mai rar, trei. Există o tendință de realizare a comunicației acestor contoare prin intermediul IP ,adică fie prin interfețe Ethernet, fie prin tehnologie GPRS.

contorul inteligent trebuie să poată furniza prin intermediul căii de comunicație la distanță și mărimile sale de instrumentație, adică mărimile de timp real p(t), q(t), u(t), i(t) pe faze și/sau trifazat, precum și alte eventuale mărimi (factor de putere, unghiul dintre tensiuni și curenți – pentru eventuale diagrame fazoriale, factor de distorsiune, armonice etc).

Funcționalități suplimentare, care măresc flexibilitatea contorului inteligent sunt:

câteva intrări numerice, pentru preluarea unor stări locale care este util a fi cunsocute de la distanță;

câteva ieșiri numerice (de obicei cel puțin două) pentru comandarea unor instalații locale (uzual comenzi de tip ON/OFF pe anumiți feederi locali);

logică simplificată care să permită ca pe anumite combinații de binare de intrare (la care se adaugă eventual și biți de stare interni) să se poată activa o anumită ieșire binară sau să se facă măsurarea unor cantități de energie într-un registru distinct. [9]

Un exemplu ar putea fi cazul în care un registru intern măsoară energia activă în situația în care nivelul de tensiune este sub nivelul minim admisibil, stare pentru care contorul inteligent activează o ieșire binară. Pentru acest exemplu, registrul contorului va înregistra cantitatea de energie livrată în condițiile în care tensiunea este sub standardul de calitate.

Fig.5.1 Componentele unui contor inteligent[9]

În această figură funcționalitățile specifice Smart Meter sunt prezentate pe fond verde, iar cele care pot fi atât extensii ale contorului clasic cât și acelui inteligent sunt prezentate pe fond bleu.

5.1 Programarea contoarelor electronice

Lucrarea practică s-a desfășurat sub îndrumarea profesorului coordinator, în cadrul laboratorului facultății.

Fig.5.2 Lucrare de laborator

Contorul care a fost programat, și pe baza căruia s-au facut masurători este un contor electric trifazat, produs de compania Luxten Lighting Company.

Fig.5.3 Contor trifazat de energie electrică

CONTORUL ELECTRONIC TRIFAZAT DE ENERGIE ELECTRICÃ CEET15

Contoarele CEET15 fac parte din categoria mijloacelor de mãsurare de lucru și sunt destinate contorizãrii energiei electrice active și reactive pentru consumatorii casnici și agenții comerciali și industriali ce utilizeazã sisteme multitarifare pentru facturarea energiei electrice în rețelele trifazate de joasã, medie sau înaltã tensiune. [10]

• contor de ultimã generație, multitarif, multifuncțional

• contorizarea energiei active și reactive în patru cadrane, clasã 0.2S;0.5S; 1.

• înregistrarea maximului de putere

• posibilitãți de comunicare

CARACTERISTICI TEHNICE

Valori nominale:

-Tensiunea nominalã Un (V): 3×230/400 V;

– Curentul de bazã Ib (A):5 A, 10 A pentru contorul cu conectare directã;

– Curentul maxim Imax (A): 40 A, 60 A, 80 A, 100 A pentrucontor cu conectare directã.

-Frecvența nominalã fn (Hz): 50 Hz

-Constanta contorului (imp/kWh): 15000

Caracteristici de precizie și influențe:

-clasa 1, 2, pentru energie activã, conform SR EN 62053-21;

-clasa 2, 3, pentru energie reactivã, conform SR EN 62053-23;

-Precizia bazei de timp: max.±0,5s/24h conform SR EN 62053-21.

Caracteristici climatice:

-Domeniul de temperaturã operațional: -40…+60°C

-Temperatura de transport și depozitare: -40…+80°C

Caracteristici mecanice și constructive:

• Dimensiuni de gabarit:254x178x70 mm

• Dimensiuni de prindere în 3 puncte:154×171 mm;

• Afișaj:LCD custom design 80×30 mm; [10]

CARACTERISTICI FUNCTIONALE

Înregistrarea maximului puterii:

Contorul dispune de:

8 regștri pentru 8 maxime de putere

8 regiștri cumulativi corespunzãtori celor 8 maxime de putere. Fiecare din cele 8 maxime de putere poate fi programat a fi calculat pentru oricare din tipurile de energie menționate la punctele a), b), c).

Intervalul de timp pentru calculul maximului de putere este programabil la 5, 10, 15, 20, 30, 60 min. Modul de calcul este de tip bloc sau alunecãtor.

Funcțiile de înregistrare a puterii maxime pot fi suspendate pentru un interval de timp dupã restabilirea alimentarii contorului. Durata poate fi programatã de la 0 la 60 de minute cu rezoluția de un minut.

Programe de tarifare

Contorul permite tarifarea energiei în pânã la 4 zone orare. În programul de tarifare pe zone orare se pot defini douã secvențe de tarifare independente. Programul de contorizare pe zone orare este anual. Într-un an pot fi definite pânã la 12 sezoane. În cadrul fiecãrui sezon se definește programul sãptãmânal alcãtuit dintr-o succesiune de 7 tipuri de zile alese din cele 24 tipuri de zile ce pot fi definite. În fiecare tip de zi se pot defini pânã la 12 comutãri pentru fiecare din cele 2 secvențe ale programului zilnic. Rezoluția de programare este de 30 minute. În cadrul programului de tarifare se mai pot defini 64 grupe de zile de sãrbãtoare. Durata unui grup de zile de sãrbãtoare poate fi programat de la 1 la 4 zile. Fiecare grup de zile de sãrbãtoare poate fi definit cu sau fãrã repetare anualã. [10]

Programul de tarifare poate fi controlat prin echipamentul extern.

Autocitirea contorului (pentru facturare) realizeazã:

-memorarea indecșilor de energie (46 regiștrii);

-memorarea maximelor de putere înregistrate;

-memorarea maximelor de putere cumulative;

-se memoreazã momentul de timp când s-a produs autocitirea. Contorul memoreazã valorile autocitite de la ultimele 12 autocitiri.

Fig.5.4 Afisaj contor AEM CEET15. [10]

Conform figurii pe afișajul LCD sunt evidențiate urmãtoarele:

-prezența tensiunii pe fiecare fazã L1, L2, L3;

-tariful activ (T1, T2, T3, T4);

-maximul de putere programat care se calculeazã conform programãrii (M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8);

-codul mãrimii afișate conform IEC 62056-61

Contorizarea energiei electrice – schimb de date pentru citirea contorului, controlul tarifului si al sarcinii;

-valoarea mãsuratã;

-unitãți de mãsurã pentru energii și puteri active, reactive, aparente, tensiuni, curenți;

-mãrimile mãsurate de contor;

Fig.5.5 Diagrama de conexiuni. [10]

Programarea software a contorului

Contorul funcționează în regim de multitarifare permițînd tarifarea energiei în maxim 4 registre de tarifare. Multitarifarea este guvernată de un program de timp cu următoarea structură:

Sezoane: Maximum 6 perioade de timp (sezoane) ale anului calendaristic caracterizate prin două date calendaristice de început astfel că fiecare perioadă este apelată de două ori pe an.

Reguli: Fiecărui sezon i se asociază 1- 14 reguli de comutare (valabile în cadrul sezonului respectiv) caracterizate prin:

Zonă de timp a saptaminii în care este valabilă regulă

Oră și minutul la care se produce comutarea tarifulu

Numărul registrului de tarifare în care se produce contorizarea.

Alți parametri programabili:În afară de programul de tarifare programul de funcționare al contorului admite următorii parametri programabili:

Regulă de schimbare a orei de vară și orei de iarnă caracterizate prin luna calendaristică în care se face schimbarea și săptămină lunii respective 1-4 sau ultima

Viteză de comunicație așa cum este definită în în IEC1107 mod C.

Domeniile admisibile ale tensiunii și frecvenței rețelei.

Timpul de integrare al puterii și achiziție a curbei de sarcină.

Data lunară de autocitire.

Oră zilnică de bilanț.

Configurarea registrelor de energie și putere.

Programarea releelor contorului

Crearea, editarea si inscrierea programului de functionare

Fig.5.6 Crearea și editarea programului de funcționare. [10]

Crearea, editarea și înscrierea programului de funcționare se face prin intermediul foii de proprietăți PROGRAM.

Conținutul foii de proprietăți reflectă fie fișierul template.pexmp, fie fișierul program încărcat în zonă de vizualizare a ferestrei principale a programului Opticom 2K dacă există.

Foaia de proprietăți conține patru pagini de proprietăți: Vizualizare program, Program de timp, Parametri și Secvența de afișare.

Vizualizare program

Fig.5.7 Vizualizare program. [10]

Această pagină permite încărcarea și salvarea fișierelor de program, vizualizarea programului curent încărcat, precizarea parametrilor contorului țintă (adresă și parolă) în raport cu lista de contoare curentă, precizarea a ceea ce se dorește înscris în contor precum și declanșarea și controlul procesului de comunicație. Această pagină este întotdeauna prezența.

Controlul tabelar arată conținutul programului curent încărcat pentreu editaresi sau înscriere. Coloană DESCRIERE arată semnificația liniei de program, coloană VALOARE arată linia de program conform sintaxei iar coloană EXPLICAȚIE conține o succintă explicație a liniei de program. Liniile de program nedefinite poartă valoarea NULL.

Butonul Încărca permite încărcarea unui alt fișier program decît cel curent prin intermediul unei casete standard Open. Dacă utilizatorul a făcut modificări asupra fișierului anterior încărcat va fi avertizat asupra pierderii modificărilor efectuate.

Butonul Salvează permite salvarea fișierului curent încărcat prin intermediul unei casete standard Save As. Grupul Contor conține datele listei de contoare curente și în plus opțiunea General referitoare la un contor generic necuprins în lista de contoare. În cazul în care nu există o lista curentă, numai opțiunea General este prezența. Lista derulanta Descriere conține descrierile tuturor contoarelor dinlista de contoare selectată în programul Opticom 2K. Selecția contorului țintă se face din această lista derulanta. Casetă de bifare Toate contoarele atunci cînd este selectată, înseamnă că operația de programare va fi aplicată succesiv tuturor contoarelor din lista. Dacă lista curentă este nulă, casetă de bifare este invalidata.

Pentru opțiunea General aceste cîmpuri conțin seria General și parolă NULL sau cea stabilită în comportarea dialogurilor de citire. Alterarea acestor câmpuri este operantă numai pe parcursul existenței foii de proprietăti PROGRAM, ea nereflectindu-se și în conținutul listei de contoare utilizată de program.

Secțiunea Comunicație permite declanșarea și controlul operației de comunicație. Utilizatorul poate alege înscrierea pentru Program de timp, Parametri de program și Secvența de afișaj separat sau împreună. Anumite linii de program permit trimiterea exclusiv a lor, corespunzător opțiunii Selecție. Opțiunea se exprimă prin bifarea casetei de opțiune dorită. Declanșarea operației de comunicație se face acționînd butonul Start. Procesul de comunicație poate fi urmărit în cimpurile WR (număr de caractere transmise) și RD (număr de caractere citite). Procesul poate fi întrerupt acționînd butonul Stop. O eroare survenită în cursul procesului de comunicație are că urmare terminarea procesului și avertizarea prin mesaj de eroare a utilizatorului. Pe parcursul procesului nu este posibilă schimbarea paginii de proprietăți și nici închiderea foii de proprietăți PROGRAM. [10]

Program de timp

Fig.5.8 Program de timp.[10]

Această pagină permite editarea părții de program de multitarifare. Tabelul Program cuprinde 6 rînduri corespaunzatoare celor 6 sezoane ale programului(SEZON 01-06). Prima coloană (SEZON) arată definiția sezonului, în timp ce următoarele 14 coloane (REGULĂ 01-14) definițiile regulilor atașate sezonului corespunzător. Definirea sezoanelor și regulilor corespund sintaxei lor cu excepția lipsei etichetei de adresă. Secțiunile Editare sezon și Editare regulă cuprind controalele de definire a sezoanelor și regulilor de comutare asociate. Modificările efectuate se reflectă în tabelul Program după acționarea butoanelor Actualizare respectiv Ștergere După definirea sezonului sau regulii dorite, datele pot fi actualizate în tabela Program acționînd butonul Actualizare. sau Ștergere din secțiunea Aplică modificările. Butonul Ștergere are că efect ștergerea conținutului celulei curente din tabelul Program.

Secțiunea Editare sezon cuprinde controalele Începe 1 și Începe 2. Se pot defini cele două date de început cu ajutorul săgeților sus-jos ale celor două controale, separat pentru luna și ziua. Lista Energia reactiva măsurată permite precizarea tarifelor incare se măsoară energia reactiva. Controalele secțiunii sînt active numai atunci cînd este selectată o casetă de sezon (coloană SEZON a tabelei Program). Secțiunea Editare regulă cuprinde următoarele comtroale:

Lista derulanta Zonă din Săptămină care permite fixarea zonei de timp în care este valabilă regulă de comutare.

Lista derulanta Tip regulă permite fixarea tipului de comutare: Timp sau Putere.

La selecția comutarii după timp sînt activate următoarele controale:

Controlul Timp care permite fixarea momentului de timp la care apare comutarea tarifului cu ajutorul săgeților sus-jos.

Lista derulanta Tarif care permite fixarea registrului de tarifare în care va avea loc comutarea.

La selecția comutarii după putere sunt activate următoarele controale:

Controlul de editare Putere care permite înscrierea puterii (în procente față de puterea maximă) la care are loc comutarea.

Controalele lista : Din și In permit precizarea tarifului care trebuie să fie activ la apariția puterii precizate și tariful care se va activă la întîlnirea condiției de putere.

Aceste controale sînt active numai atunci cînd este selectată o casetă de regulă (coloanele REGULA…) ale tabelului Program.

Se poate utiliza și completarea directă a casetelor tabelei program cu respectarea regulelor de sintaxa , mai puțin precizarea etichetei .

La părăsirea paginii de proprietăți, conținutul paginii Vizualizare program va reflectă schimbările efectuate. În caz de eroare de introducere a datelor, utilizatorul va fi avertizat prin mesaj și nu va putea părăsi pagina. [10]

Parametri

Fig.5.9 Parametri. [10]

Pagină de proprietăți Parametri permite cuprinde următoarele grupuri:

Regulă de schimbare a orei vară /iarnă. Perechile de liste derulante Luna și Săptămină permit fixarea lunii calendaristice, respectiv saptaminii din această luna în care are loc trecerea la oră de vară și revenirea la oră de iarnă. Opțiunea Dezactivează regulă face că regulă să fie ignorată.

Câmpurile de editare Domeniu U permit precizarea valorilor minim și maxim admise ale tensiunii rețelei.

Câmpurile de editare Domeniu F permit precizarea valorilor minim și maxim admise ale frecvenței rețelei.

Secțiunea Indicatori de putere maximă permite precizarea cu ajutorul celor două liste derulante a pînă la două tipuri de piutere pentru care se face calculul puterii maxime. Secțiunea Energii înregistrate permite selectarea din listele derulante Activă respectiv Reactiva a tipului de energie activă și reactiva înregistrată de contor.

Listele derulante Timp int. MD respectiv Timp. achiz. CS permit selecția timpului de integrare a puterii pentru calculul maximului de putere respectiv a periodei de achiziție a curbei de sarcină.

Controlul Zi autocitire permite precizarea datei în care se face autocitirea lunară.

Câmpul de editare Prag P max permite înscrierea în procente a valorii pragului maxim admis al primului tip de putere.

Secțiunile Releu 1 ON și Releu 2 ON permit precizarea condițiilor de activare a releeelor interne ale contorului.

Controlul Balanța zilnică permite precizarea orei la cre se face zinic memorarea indecșilor de energie.

Lista derulanta Viteză de comunicație permite selecția vitezei de comunicație așa cum este definită în IEC 1107 mod C.

Se poate alege un identificator program de maxim 8 caractere pentru fiecare program. La părăsirea paginii de proprietăți conținutul paginii Vizualizare program se actualizează cu valorile modificate. [10]

Secventa de afisare

Fig.5.10 Secvența de afișare. [10]

Pagină de proprietăți cuprinde două liste:

Mărimi disponibile care cuprinde toate mărimile ce pot fi afișate.

Lista mărimilor afișate care cuprinde mărimile selectate spre afișare.

Adăugarea în lista de afișare se face acționînd butonul Înserează articol sau dublu click pe articolul dorit în lista din stingă.

Eliminarea unei mărimi di lista de afișare se face acționînd butonul Șterge articol sau dublu click pe articolul dorit în lista din dreaptă.

Lista de afișare se poate șterge integral acționînd Șterge tot. Acționînd Copiază lista, în lista de afișare se înserează numărul maxim de mărimi începînd cu prima din lista mărimilor disponibile.

ACCESAREA CONTOARELOR

Tipul transmisiei este asincron, half duplex, cu formatul cuvintului de comunicație un bit de start, 7 biți de date, paritate pâră, un bit de stop.

Comunicația începe cu un preambul inițiat de calculator care cuprinde selecția contorului prin adresă lui, citirea tipului de contor și negocierea vitezei de baud la care va decurge comunicația și tipul de comunicație (citire de date, citire de program sau programare). În continuare are loc operația efectivă de citire sau scriere.

Adresă contorului este cea precizată în lista curentă selectată în programul Opticom 2K și trebuie să corespundă cu seria contorului + ultimii doi digiti ai anului de fabricație. Precizarea adresei este necesară numai pentru contoarele conectate la aceeași magistrală de comunicație. În cazul contoarelor care se citesc prin portul sau optic nu este necesară precizarea adresei, puțindu-se folosi adresă General. Pe de altă parte, adresele de formă Pxx cu xx=00…39 sînt rezervate pentru utilizarea în conjuncție cu interfață paralelă de multiplexare. Ele nu trebuie folosite dacă această interfață nu este prezența la portul paralel anterior selectat al calculatorului.

Viteză de comunicație este propusă de contor și este cea anterior preprogramata în contor. Programul poate ignoră această propunere și forțează viteză de comunicație la o altă valoare.

Modul de citire al datelor reclamă doar cunoașterea protocolului de comunicație. În modul citire program este necesară îndeplinirea unui algoritm de siguranță automat asigurat de programu. Modul de programare reclamă cunoașterea parolei anterior înscrise în contor. Dacă nu s -a programat anterior nici o parolă, parolă precizată trebuie să fie vidă (echivalent și cu parolă NULL).

Anumite funcții de citire sau programare sînt disponibile numai atunci cînd contorul este trecut într-un mod special de funcționare numit MOD ETALONARE. Acest mod este operativ doar dacă în contor se realizează o modificare hardware care poate fi făcută numai după desigilarea sa. [10]

Comportarea dialogurilor de citire

Fig.5.11 Caseta dialog. [10]

Caseta de dialog permite configurarea comportarii casetelor de dialog de citire a contorului prin selectarea sau nu a opțiunilor Pornire automată si Inchidere la sfirșitul comunicației. Câmpul de editare Parola implicită permite configurarea parolei pentru opțiunile "General" precum si la programarea rapidă.

Citirea contoarelor

Funcția de citire a contoarelor se referă la următoarele posibilități:

Citirea datelor așa cum sînt ele livrate de contor.

Citirea programului de lucru al contorului așa cum a fost el programat anterior

Citirea datelor de stare ale contorului (ceas, mod afișare, mod de lucru, preț/tarif)

Citirea unui raport complet asupra conținutului memoriei contorului care sumează valorile tuturor tipurilor de citiri anterioare.

Operațiile de citire reușite au că rezultat stocarea datelor citite în fișiere cu nume de tip IdentificatorContor_SeriaContor@aallzzhhmmss și extensii de tip dceet15, pceet15, sceet15, respectiv rceet15 (pentru fișierele program nu apare @aallzzhhmmss iar IdentificatorContor apare numai la fișierele de date și raport). După fiecare operație de citire reușită fișierul corespunzător va fi automat încărcat în zonă de vizualizare a programului Opticom 2K.

Citirea programului contorului și stării contorului se face prin utilizarea algoritmului de siguranță, în timp ce citirea datelor este posibilă doar pe bază procedurii de citire date conform IEC1107 mod C.

Toate operațiile de citire decurg prin intermediul casetei de dialog Citire contor. [10]

Fig.5.12 Casetă citire contor. [10]

Această casetă de dialog apare după lansarea oricăreia din comenzile de citire.

Butonul Ieșire are că urmare închiderea casetei de dialog.

Grupul Contor conține datele listei de contoare curente și în plus opțiunea General referitoare la un contor generic necuprins în lista de contoare. În cazul în care nu există o lista curentă, numai opțiunea General este prezența. Lista derulanta Descriere conține descrierile tuturor contoarelor din lista de contoare selectată în programul Opticom 2K. Selecția contorului țintă se face din această lista derulanta. Casetă de bifare Toate contoarele atunci cînd este selectată, înseamnă că operația de programare va fi aplicată succesiv tuturor contoarelor din lista. Dacă lista curentă este nulă, casetă de bifare este invalidata. Această opțiune de comunicație trebuie folosită numai atunci cînd contoarele sînt conectate la o magistrală de comunicație. Cimpul de editare Seria reflectă conținutul listei curente în raport cu seria (utilizată că adresă de comunicație) contorului. Pentru opțiunea General acest conțin seria General. Alterarea acestui cîmp este operantă numai pe parcursul existenței casetei de dialog ea nereflectindu-se și în conținutul listei de contoare utilizată de program. Casetă de bifare Începe automat dacă este bifata va porni procesul de comunicație odată cu lansarea casetei de dialog iar casetă de bifare Închide automat dacă este bifata are că urmare închiderea automată a casetei de dialog dacă procesul de comunicație nu a avut erori. Starea acestor casete este memorată în fișierul dlgs.cfg. Utilizatorul poate modifică starea acestor casete pe parcursul procesului de comunicație.

Secțiunea Comunicație permite declanșarea și controlul operației de comunicație. Declanșarea operației de comunicație se face acționînd butonul Start. Procesul de comunicație poate fi urmărit în cimpurile WR (număr de caractere transmise) și RD (număr de caractere citite). Procesul poate fi întrerupt acționînd butonul Stop. O eroare survenită în cursul procesului de comunicație are că urmare terminarea procesului și avertizarea prin mesaj de eroare a utilizatorului. Pe parcursul procesului de comunicație nu este posibilă închiderea casetei de dialog. [10]

Fig.5.13 Citiri speciale. [10]

Lista Citiri speciale cuprinde tipurile de citiri speciale al căror subiect poate fi contorul CEET15

Butonul Ieșire are că urmare închiderea casetei de dialog.

Grupul Contor conține datele listei de contoare curente și în plus opțiunea General referitoare la un contor generic necuprins în lista de contoare. În cazul în care nu există o lista curentă, numai opțiunea General este prezența. Lista derulanta Descriere conține descrierile tuturor contoarelor din lista de contoare selecatta în programul Opticom 2K. Selecția contorului țintă se face din această lista derulanta. Casetă de bifare Toate contoarele atunci cînd este selectată, înseamnă că operația de programare va fi aplicată succesiv tuturor contoarelor din lista. Dacă lista curentă este nulă, casetă de bifare este invalidata. Cimpurile de editare Serie și Parolă reflectă conținutul listei curente în raport cu seria (utilizată că adresă de comunicație) și parolă contorului. Pentru opțiunea General aceste cîmpuri conțin seria General și parolă NULL sau cea stabilită în comportarea dialogurilor de citire. Alterarea acestor cîmpuri este operantă numai pe parcursul existenței casetei de dialog, ea nereflectindu-se și în conținutul listei de contoare utilizată de program.Casetă de bifare Închide la încheierea comunicației dacă este bifata are că urmare închiderea automată a casetei de dialog dacă procesul de comunicație nu a avut erori. Starea acestor casete este memorată în fișierul dlgs.cfg. Utilizatorul poate modifică starea acestor casete pe parcursul procesului de comunicație.

Secțiunea Comunicație permite declanșarea și controlul operației de comunicație. Declanșarea operației de comunicație se face acționînd butonul Start. Procesul de comunicație poate fi urmărit în cimpurile WR (număr de caractere transmise) și RD (număr de caractere citite). Procesul poate fi întrerupt acționînd butonul Stop. O eroare survenită în cursul procesului de comunicație are că urmare terminarea procesului și avertizarea prin mesaj de eroare a utilizatorului. Pe parcursul procesului de comunicație nu este posibilă închiderea casetei de dialog. După fiecare comunicație reușită, rezultatul comunicației este salvat în fișier și prezentat în zonă de vizualizare a programului Opticom 2K cu excepția citirii programării modemului.

Citirea curbei de sarcină poate fi făcută integral sau numai pînă la primul marker de terminare . Se poate alege numărul de zecinmale în prezentarea rezultatului.

Fig.5.14 Citirea curbei de sarcină. [10]

Citirea registrelor index curente si a registrelor de maxim se poate face selectiv sau cumulat cu selecția numărului de zecimale in prezentarea rezultatului.

Fig.5.15 Citirea registrelor index curente. [10]

Citirea evenimentelor

Fig.5.16 Citirea evenimentelor. [10]

Citirea programului modemului este prezentata in controalele de mai jos. Optional, citirea poate fi salvata.

Fig.5.17 Citirea programului modemului. [10]

Configurarea contorului

Fig.5.18 Configurarea contorului. [10]

Configurarea contorului se referă la înscrierea în memoria nevolatila a datelor referitoare la seria contorului și tipul contorului relativ la variantă de tensiune, curent și frecvență. Configurarea contoarelor se face prin intermediul casetei de dialog Configurare contor. Casetă de dialog conține tabelul Conținut lista care pe prima linie arată contorul “General” iar pe celelalte linii reflectă conținutul listei selectată în programul Opticom 2K. Dacă nu a fost selectată nici o lista, doar prima linie a tabelului este prezența. Utilizatorul poate edita direct coloană Seria nouă cu seria (seriile) care urmează a fi înscrise în contoare. Se poate acționă butonul Serie ++ caz în care noile serii se completează automat avînd la bază seria din primul rînd.

Utilizatorul poate edita direct coloană ID contor cu identificatorii care urmează a fi înscriși în contoare. Se poate acționă butonul Același ID caz în care identificatorii se completează automat identic cu primul rînd.

Alegerea variantei (reflectată în cimpurile Cod contor) se face din lista derulanta Variante contor. Variantă de frecvență se completează în tabel că 50 sau 60 Hz. Repetarea configurației contorului identică cu cea din primul rînd al tabelului se poate face acționînd butonul Aceeași configurație.

Utilizatorul poate completă coloană Data mont. băț. cu ziua luna și anul montării bateriei. Se poate acționă butoul Aceeași data baterie caz în care celulele coloanei se completează identic cu primul rînd.

Calibrarea contorului

Calibrarea contorului se face prin înscrierea în memoria să de calibrare a unor coeficienți numerici în funcție de care se efectuează corecții la calculele aferente contorizării. Există coeficienți de calibrare pentru compensarea următoarelor mărimi:

Unghiul de defazaj intre tensiune si curent

Cistigul pentru puterea activa

Offsetul pentru puterea activa

Cistigul pentru puterea reactiva

Offsetul pentru puterea reactiva

Cistigul pentru valoarea tensiunii masurate

Curentul de start al contorului

Determinarea acestor coeficienti se face prin compararea valorii marimii de interes corespunzatoare coeficientului care se doreste determinat in raport cu valoarea aceleiasi marimi livrata de un dispozitiv etalon. Valoarea noua a coeficientului se determina prin aplicarea unor formule de calcul asupra valorilor de mai sus si a valorii coeficientului prezent in memoria contorului.

Fig.5.19 Calibrarea contorului. [10]

Calibrarea contorului se asigură prin intermediul casetei de dialog Calibrare manuală. Lista derulanta Contor cuprinde descrierea General precum și toate descrierile prezente în lista curentă a programului (dacă există). Cimpul Adresă arată adresă corespunzătoare. Prin această se precizează adresă contorului care este obiect al procesului de comunicație.

Lista derulanta Probă permite specificarea mărimii și coeficientului de calibrare corespunzător care urmează a fi determinat. Tensiunea și curentul aplicate contorului trebuie să fie corelate cu probă care a fost selectată. Probele care pot fi selectate sunt:

Tensiune-determinarea coeficientului de cîștig al tensiunii

Zero P-determinarea coeficientului de offset al puterii active

Zero Q-determinarea coeficientului de offset al puterii reactive

Cîștig P-determinarea coeficientului de câștig al puterii active

Cîștig Q- determinarea coeficientului de câștig al puterii reactive

Defazaj-determinarea coeficientului de defazaj

Calculul coeficienților se efectuează utilizînd valorile dintr-o matrice de controale de editare. Liniile matricei corespund celor trei faze(F1, F2, F3) ale chipsetului de măsură. Coloanele matricii sînt după cum urmează:

Contor: mărimea citită de la chipsetul de măsură

Calibrator: mărimea livrată de dispozitivul etalon

Eroare: calculează eroarea procentuala a mărimii citite de la contor față de valoarea etalon

C. vechi: valoarea coeficientului citit din contor corespunzator probei selectate

Prin intermediul sondei optice se realizează conexiunea între contorul studiat și computerul pe care este instalat softul Opticom2K.

Fig.5.20 Sonda optica

Fig.5.21 Computer conectat la softul Opticom2K

6. CONCLUZII

Orasele inteligente reprezinta o provocare semnificativa, fiind rezultul realizarii practice a multor tehnologii. Lucrarea analizeaza traseul tehnologic necesar de parcurs, de la rețelele electrice clasice până la orașele inteligente integrate în sisteme Smart Grid.

Capitolul 1 prezinta diverse arhitecturi de rețele si trecerea de la o rețea clasica, unde monitorizarea se baza într-o proportie foarte mare pe factorul uman,la o rețea inteligentă unde echipamentele sunt capabile să comunice și sa ofere informatii detaliate.

Capitolele 2 si 3 confera o imagine de ansamblu asupra sistemelor de monitorizare implementate, cât și asupra rețelelor de utilități menite sa îmbunatațească confortul oamenilor.

În această parte a lucrării s-a prezentat proiectul implementat la nivelul Municipiului București prin care s-a creat o vastă rețea de fibra optică. Acesta a dus a creșterea gradului de interconectare a populației, dar și de descongestionare a peisajului prin eliminarea cablurilor existente pe stâlpi.

Capitolul 4 conține o prezentare de ansamblu a conceptului de Smart City, fiind prezentați parametrii și tehnologiile ce definesc un oraș inteligent.

Un oraș eficient implică raportul optim între consumul de resurse și necesitățile reale, pierderile de resurse sunt reduse la zero, sau după caz, minimilaizate.

O componenta foarte importantă a acestui concept este iluminatul inteligent, care prin tehnologia avansata și diversele scenarii de iluminat, duce la o creștere majora a eficienței consumului de energie electrică.

Capitolul 5, și ultimul al lucrării, prezintă implementarea unei soluții de monitorizare inteligentă – contorul inteligent.

Un contor electronic cu funcționalitate de bază devine inteligent doar prin faptul că poate comunica, aceasta funcționalitate devenind foarte importantă in contextual integrării echipamentului intr-un sistem smart.

BIBLIOGRAFIE

[1] Conf.dr.ing. Rusinaru Denisa, Curs Rețele Electrice I, Universitatea din Craiova, 2017.

[2] Conf.dr.ing. Lucian Toma, Curs REȚELE ELECTRICE INTELIGENTE, Departamentul Sisteme Electroenergetice Universitatea “Politehnica” din București, 2017.

[3] Golovanov Carmen, Albu Mihaela, Probleme moderne de măsurare în electroenergetică, Editura Tehnică, București, 2002

[4] Stelian Dumitrescu, Sisteme inteligente de măsurare, Editura Universității din Ploiești, 2012

[5]***Catalog Honeywell – https://www.honeywellprocess.com/library/marketing/tech-specs/34-ST-03-65.pdf

[6]*** http://net-city.ro/

[7]*** http://smartcitypro.ro/

[8]*** http://www.primaria-ghimbav.ro/docs/2016/2015-Prezentare_proiect_iluminat-faza-dezbatere_publica.pdf

[9] Dr. ing. Mihai Sănduleac, Ing. Adrian Pop, Ing. Radu Struțu, Contoare inteligente și rețele electrice inteligente, Conferința "Rețele electrice inteligente – SMART GRIDS. Soluții de finanțare a

investițiilor", 2-3 noiembrie 2010, Bran

[10]*** Manual de utilizare modul software CEET15, Luxten Lighting Company, Timisoara

[11]*** https://www.atkearney.com/ Contorizarea intelligentă în România